N-канальный синхронный фильтр на основе приборов с зарядовой связью

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - увеличение динамического диапазона. Уст-во содержит г-р 1 тактовых импульсов, последовательный регистр 2, последовательно - параллельную секцию регистра 3, выходной и входной эл-ты 4 и 10, многоканальные коммутаторы 5 и 6, эл-ты совпадения 7 и 8 и формирователь 9 сигналов управления накоплением . Входной аналоговый сигнал преобразуется в регистре 2 в зарядовые пакеты, которые ступенчато передвигаются в нем и распределяются в его ячейках. После заполнения всех ячеек зарядовые пакеты считываются в первую строку последовательно - параллельной секции регистра 3 под действием трехкратного сигнала управления. Цикл накопления зарядовых пакетов продолжается до достижения первой пачкой импульсов потенциальных ям. Затем накопленные зарядовые пакеты считываются из регистра 2 и передаются в эл-т 4, где преобразуются под действием сигналов записи в выходные импульз сы напряжения. Цель достигается введением эл-та 4, KOMNiyTaTopoB 5 и 6, элтов совпадения 7 и 8 и формирователя 9. 5 ил. С/)

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 H 03 Н 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 4 100544/24-09 (22) 04.08.86 (46) 23.07.88. Бюл Y 27 (72) Л.А.Ершов, Р.И.Полонников, С,Б.Рудницкий и Е.М.Скороходов (53) 62 1.372 ° 54 (088.8) (56) Приборы с зарядовой связью./Под. ред. М.Хоувз, Д.Морган.-M.; Экергоиздат, 1981, с ° 315, рис ° 5.12, (54) N — КАНАЛЬНЫЙ СИНХРОННЫЙ ФИЛЬТР

НА ОСНОВЕ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — увеличение динамического диапазона. Уст-во содержит г-р 1 тактовых импульсов, последовательный регистр 2, последовательно — параллельную секцию регистра

3, выходнои и входной эл-ты 4 и 10, многоканальные коммутаторы 5 и 6, эл-ты совпадения 7 и 8 и Формирова„„SU„„1411924 А1 тель 9 сигналов управления накоплением. Входной аналоговый сигнал преобразуется в регистре 2 в зарядовые пакеты, которые ступенчато передвигаются в нем и распределяются в его ячейках. После заполнения всех ячеек зарядовые пакеты считываются в первую строку последовательно — параллельной секции регистра 3 под действием трехкратного сигнала управления. Цикл накопления зарядовых пакетов продолжается до достижения первой пачкой импульсов "потенциальных ям" ° Затем накопленные зарядовые пакеты считываются иэ регистра 2 и передаются в эл-т 4, где преобразуются под действием сигналов записи в выходные импульсы напряжения. Цель достигается введением эл-та 4, коммутаторов 5 и 6, элтов совпадения 7 и 8 и формирователя

9. 5 ил.

1411924

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в, устройствах связи и измерительной технике а также в устройствах обработЭ 5 ки когерентных маломощных сигналов.

Цель изобретения — увеличение ,динамического диапазона, (На фиг. 1 показана структурная электрическая схема N — канального ! синхронного фильтра; на фиг. 2 - функциональная схема двухканального синхронного фильтра с двухразрядным последовательным регистром и последо; вательно — параллельной секцией регист-15 ров размером 2 2; на фиг.3 — эпюры напряжений, поясняющие работу двухканального синхронного фильтра; на фиг. 4— эпюры напряжений, вырабатываемые генератором тактовых импульсов; íà 2р фиг. 5 — эпюры напряжений,. вырабатываемые в формирователе сигналов управления накоплением.

N " "канальный синхронный фильтр на основе приборов с зарядовой свя,зью содержит генератор t тактовых импульсов, последовательный регистр 2, оследовательно — параллельную секцию регистра 3, выходной элемент 4, ервый многоканальный коммутатор 5, торой многоканальный коммутатор 6, ервый 7 и второй 8 элементы совпадея, формирователь 9 сигналов управ ения накоплением и входной элемент 1 О.

Фильтр работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал в виде

1«апряжения Ч (фиг.3a) поступает на ход входного элемента 10 и с его 40

Выхода на вход последовательного ре1 истра 2, где преобразуется в зарядовые пакета g; в моменты низких для

6 - проводимости уровней импульсных сигналов записи Ч (фиг,Зб), которые поступают на вход записи входного . лемента 10 с второго выхода генера".dopa 1 тактовых импульсов через от рытый первый элемент 7 совпадения.. . арядовые пакеты ступенчато передви аются в последовательном регистре 2

И распределяются в er o N ячейках

2, 3,..., N под действием сигна ов управленйя прямым последовательным переносом Ф II(фиг,Зв), поступаю-а их на входы управления последователь"

«1ого регистра 2 с первых выходов ге«1ератора 1 через открытый канал первого многоканального коммутатора 5.

После заполнения всех N ячеек последовательного регистра 2 (момент времени t, на фиг.Зв) зарядовые пакеты считываются в первую строку последовательно — параллельной секции регистра 3 под воздействием сигнала управления прямым параллельным переносом Ф 1 2 (фиг ° Зг), поступающего на входы управления последовательнопараллельной секции регистра 3 с четвертых выходов генератора 1 1ерез открытый канал второго многоканального коммутатора 6. Сигнал управления прямым параллельным переносом Ф 1 2 трехтактный, его фазы Ф 1.2, Ф 2.2, Ф 3.2 показаны на фиг.Зг на участке

"о а

В момент времени t,îñóùåñòâëÿåòñÿ перенос (считывание) зарядовых пакетов из "потенциальных ям" под вторыми электродами последовательного регистра 2 в "потенциальные ямы" под первыми электродами первой строки последовательно — параллельной секции регистра 3 (фиг.2), а затем под воздействием соответствующих фаз сигналов Ф 1 2 (фиг.Зг) передвигаются в

"потенциальные ямы", образованные под следующими электродами последова- тельно — параллельной секции регистра 3. Период следования (фиг.Зг) сигналов управления прямым параллельным переносом связан с периодом следования сигналов Ф 1 1 (фиг.Зв) соотношением ° = N, Fi, При условии, что длина последовательно — параллельной секции регистра

3 равна n = m цикл накопления зарядовых пакетов в последовательно— параллельной секции регистра 3 прос должается до момента, когда первая пачка импульсов из N 4 зарядовых пакетов достигнет "потенциальных ям расположенных под третьими электродами M — Х разрядов последовательно— параллельной секции регистра 3 (момент t, фиг.3e).

В момент на третьих выходах формирователя 9 вырабатывается сигнал управления Ч,, (фиг.5в), под действием которого первый многоканальный коммутатор 5 разрешает передачу сигнала управления накоплением V с первогв выхода формирователя 9 на линию управления последовательным переносом

Ф 2.1 (фиг.Зв) и запрещает выдачу сигналов по линиям Ф 1,1 и ф 3.1 (моменты времени t,,tq, фиг.3) . Одновре1411 >24 менно сигнал с третьих нь хопон формирователя 9 (фиг. 5д) поступает на входы управления второго многоканального коммутатора 6 и разрешает пере5 дачу сигналов тактовых импульсон управления обратным переносом Ф10 с вторых выходов формирователя 9 на входы управления последовательно— параллельной секции регистра 3.

1Î

На время процесса накопления (интвгрирования) зарядовых пакетов отключаются сигналы записи во входной элемент 10 и выходной элемент 4, с этой целью сигналы управления соответствующих фаз и уровней Ч„ (фиг.5д) подаются на первые входы первого и второго элементов 7 и 8 совпадения.

В момент времени t> заканчивается процесс накопления зарядовых пакетов, 20 а в моменты времени tq u t выполняется операция считывания накопленных зарядовых пакетов из последовательного регистра 2, С этой целью на вход записи выходного элемента 4 поступают сигналы считывания V (фиг.Зд) с третьего выхода генератора 1 через второй элемент 8 совпадения. Ступенчатый сдвиг суммарных зарядов осуществляется под воздействием сигналов

Ф11 с первых выходов генератора 1 (фиг.5a), которые при действии сигналов управления Ч„, Ч„ с третьих выходов формирователя 9 (фиг.5д) передаются через первый многоканальный коммутатор 5 на входы управления последовательного регистра 2. Под действием тактовых импульсов Ф11 (фиг.

5а) в моменты времени t> — tz зарядовые пакеты передаются в выходной

40 элемент 4, где преобразуется в выходные импульсы напряжения V>,„ (ôèã.

3e) под действием сигналов записи (фиг.Зд).

Работу генератора 1 тактовых импульсов поясняют эпюры напряжений на фиг.4, а вариант реализации для последовательно — параллельной секции регистра 3 размером 2 ° 2 показан на фиг.б.

На эпюрах напряжения показаны напряжения на выходе задающего генера тора,на выходе счетчика, на первых выходах генератора 1 (фиг.4в), на втором выходе генератора 1 (фиг.4д), на третьих выходах генератора 1 (фиг.4г), на четвертом выходе генератора 1 (фиг.4д).

Г: оту схе я формирс нателя 9 и<>нов ням r" эиюры напряжений, показанные ин фиг.. . и вариант реализации, показанный на фиг.7. На выходе формирователя 9 поступают с первых выходов генератора 1 импульсы @11 (фиг,5а), сигналы с выходов счетчика (фиг.5б) поступают на элементы И, на выходах которых формируются импульсы первого выхода V„< (фиг.5в), вторых выходов

U (фиг.5д) и третьих выходов Ф10 (фиг.5г) формирователя 9 °

На фиг.5 показаны первый 5 и второй 6 многоканальные коммутаторы и первый 7 и второй 8 элементы совпадения. В "потенциальных ямах" N ячеек последовательного регистра 2 суммарные зарядовые пакеты накапливаются по линейному закону. В этой связи, отношение накопленных энергий сигнала и шума увеличивается пропорционально числу слагаемых (отсчетов), благодаря этому выигрыш в отношении сигнал/шум возрастает более чем на 307. Благодаря режиму накопления на параметры и и N II3C накладывает ограничения только топология конкретного ПЗС и параметры входных сигналов.

Например, при числе каналов N ширине полосы сигнала d f и времени его задержки t, ä справедливо выражеf » a f = N/2.

Кроме того, за счет электронной перестройки параметров сигналов

Ф11, Ф12 и Ф10 можно осуществлять подстройку конкретного фильтра под параметры конкретного сигнала. Например, можно осуществить число накоплений меньшим, чем число строк в последовательно — параллельной секции регистра 3. В результате расширяется область применения N — канального синхронного фильтра. В качестве

ПЗС не требуется использовать специальных типов ПЗС °

Формула и з обретения

N — канальный синхронный фильтр на основе приборов с зарядовой связью, содержащий генератор тактовых импульсов, последовательный регистр, последовательно — параллельную секцию регистра, входной элемент, вход которого является входом М вЂ” канального синхронного фильтра, а выход соединен с входом последовательного регистра, N выводов которого соединены с N выводами последовательно — параллель1411924 ной секции регистра ° о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, введены первый и второй элементы совпаде( ния, первый и второй многоканальные коммутаторы, формирователь сигналов управления накоплением и выходной элемент вход которого соединен с выЭ ходом последовательного регистра, а ( выход является выходом N — - канально( го синхронного фильтра выход первоro элемента совпадения соединен с входом записи входного элемента, а выход второго элемента совпадения соединен с входом записи выходного элемента, выход сигналов управления прямым последовательным переносом генератора тактовых импульсов соединен с первым информационным входом 2р первого многоканального коммутатора и синхронизируняцими входами формирователя сигналов управления накоплением, первый выход которого соединен с вторым информационным входом первого многоканального коммутатора, выход которого соединен с входами управления последовательного регистра, вторые выходы формирователя сигналов управления накоплением соединены с первыми информационными входами второго многоканального коммутатора, выходы которого соединены с входами управления последовательно — параллельной секции регистра, третьи выходы формирователя сигналов управления накоплением соединены с входами управления первого и второго многоканальных коммутаторов и с первыми входами первого и второго элементов совпадения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами записи и считывания генератора тактовых импульсов, выходы сигналов управления, параллельным переносом которого соединены с вторым входом второго многоканального коммутатора. с з, С4 04 е ьД еэ м = - Р е е- 8к а

8 д Исч

; Ф11

%ванч